*Gli scienziati dell’Università della Pennsylvania hanno utilizzato atomi ultrafreddi per risolvere un mistero di vecchia data sul perché i solidi fondono quando riscaldati.*
Quando riscaldiamo un solido, gli atomi o le molecole che compongono il materiale iniziano a muoversi sempre più velocemente. Ciò fa sì che il materiale si espanda e diventi meno denso. Alla fine, gli atomi o le molecole si muoveranno così velocemente che potranno staccarsi dai loro vicini e il materiale si scioglierà.
Il punto di fusione di un materiale è la temperatura alla quale fonde. Questa temperatura è diversa per i diversi materiali. Ad esempio, il ghiaccio si scioglie a 0 gradi Celsius, mentre l’acciaio fonde a 1.538 gradi Celsius.
Il punto di fusione di un materiale è determinato dall'intensità delle forze che tengono insieme gli atomi o le molecole. In un solido, queste forze sono abbastanza forti da mantenere gli atomi o le molecole al loro posto, anche quando si muovono rapidamente. Tuttavia, all’aumentare della temperatura, queste forze diventano sempre più deboli. Alla fine, le forze non sono più abbastanza forti da tenere insieme gli atomi o le molecole e il materiale si scioglie.
I fisici della Penn usarono atomi ultrafreddi per studiare il processo di fusione in un sistema molto semplice. Hanno creato un gas, intrappolato un atomo ultrafreddo che contiene atomi di stronzio e itterbio tenuti in posizione dai laser, e poi lo hanno riscaldato per vedere come si scioglieva.
Hanno scoperto che il processo di fusione avviene in due fasi. Innanzitutto gli atomi cominciano a muoversi sempre più velocemente, formando piccoli ammassi. Questi grappoli poi diventano sempre più grandi fino a fondersi insieme per formare un liquido.
I fisici scoprirono anche che il punto di fusione del gas era molto inferiore a quello del solido. Questo perché gli atomi nel gas non sono così fitti come lo sono nel solido, quindi non hanno bisogno di tanta energia per staccarsi dai loro vicini.
Questo lavoro fornisce nuove informazioni sul processo di fusione e potrebbe aiutare gli scienziati a sviluppare nuovi modi per controllare il punto di fusione dei materiali. Ciò potrebbe avere importanti applicazioni in una varietà di campi, come la scienza dei materiali, l’ingegneria e la farmaceutica.
